چطور دانش بلای جان بشر در هیروشیما و ناگازاکی شد؟/هفتاد و یکمین سالگرد کشتار «مرد چاق»

محمد كرباسي

M_Karbassi@

صبح ۶ آگوست سال ۱۹۴۵ همه چیز در هیروشیما عادی بود و کسی خبر نداشت که قرار است شهر با گرمای چندین میلیون درجه سانتیگراد ناشی از بمبی به نام «پسرک» کاملاً ذوب شود.سه روز بعد يعني در 9 آگوست هم بمب ديگري به نام «مرد چاق» روي شهر ناگازاكي انداخته شد. انفجار  پسرك با قدرتي معادل ۱۵ کیلوتن تی‌ان‌اتی چندین میلیون درجه سانتیگراد گرما تولید کرد تا هر چیزی در شعاع 1.5 کیلومتری در هيروشيما ذوب شود. آسیبهای وارده به هیروشیما به مراتب بیشتر از ناگازاکی بود چون هيروشيما شهری صاف بوده و تشعشعات هسته‌ای تمام شهر را درنوردید ولی ناگازاکی حالتی داشت که شهر در میان دو دره تقسیم شده بود و نصف شهر در یک دره و نصف دیگر در دره مجاور قرار داشت. با رهاسازی بمب هسته‌ای در یکی از دره‌ها بخش دیگر شهر که در دره دیگر قرار داشت به مراتب آسیب کمتری دید. . حدود ۲۲۰٬۰۰۰ نفر در اثر این دو بمباران اتمی جان باختند که بیشتر آنان را شهروندان غیرنظامی تشکیل می‌دادند.

اما چطور دانش بشر باعث چنين فاجعه‌اي در جهان شد كه حالا ژاپني‌ها هميشه آرزو مي‌كنند كه شايد هيچ وقت صبح روزهاي 6 و 9 آگوست 1945 فرا نمي‌رسيد و آن طور كه ساكنان هيروشيما گفته‌اند دو خورشيد در آسمان ديده نمي‌شد.

استفاده از شكافت هسته‌اي

همان طور كه در فيزيك پايه خيلي‌ها ياد مي‌گيرند انرژي هسته‌اي به 2 روش توليد مي‌شود:

1- شكافت هسته‌اي: در اين روش هسته يك اتم توسط يك نوترون به دو بخش كوچكتر تقسيم مي‌شود. در اين روش غالباً از عنصر اورانيوم استفاده مي‌شود.

2- گداخت هسته‌اي: در اين روش كه در سطح خورشيد هم اجرا مي‌شود، معمولاً هيدروژن‌ها با برخورد به يكديگر تبديل به هليوم مي‌شوند و در اين تبديل، انرژي بسيار زيادي بصورت نور و گرما توليد مي‌شود.

پسرك و مردچاق هر دو از بمب‌هاي ساخته شده به روش شكافت هسته‌اي بودند.بمب‌هاي شكافت هسته‌اي از يك عنصر شبيه اورانيوم 235 براي انفجار هسته‌اي استفاده مي‌كنند. اين عنصر از معدود عناصري است كه جهت ايجاد انرژي بمب هسته‌اي استفاده مي‌شود. اين عنصر خاصيت مهمي دارد: هرگاه يك نوترون آزاد با هسته اين عنصر برخورد كند ، هسته به سرعت نوترون را جذب مي‌كند و اتم به سرعت متلاشي مي‌شود. نوترون‌هاي آزاد شده از متلاشي شدن اتم ، هسته‌هاي ديگر را متلاشي مي‌كنند.

زمان برخورد و متلاشي شدن اين هسته‌ها بسيار كوتاه  و چيزي در حد يك ميليارديم ثانيه است. هنگامي كه يك هسته متلاشي مي‌شود، مقدار زيادي گرما و تشعشع گاما آزاد مي‌كند.

در بمب‌هاي شكافت هسته‌اي کره ای از اورانیوم ۲۳۵ اطراف مولد نوترون ساخته می شود و گلوله ی کوچکی از آن در یک سوی لوله ای طویل قرار می گیرد، در حالیکه مواد منفجره در پشت آن و گوی در انتهای دیگر لوله قرار گرفته اند. یک حسگر حساس به فشار، ارتفاع مناسب برای انفجار و شروع اتفاقهای بعدی را تعیین می کند. در حمله هيروشيما اين ارتفاع ۵۷۶ متر بالاتر از سطح زمین در نظر گرفته شده بود تا بیشترین تخریب و تلفات را داشته باشد.در زمان انفجار و رسيدن به ارتفاع تنظيم شده اين مراحل به ترتيب صورت مي‌گيرد:

۱. مواد منفجره مشتعل شده و گلوله را در لوله به جلو می رانند.

۲. گلوله به گوی و مولد اصابت کرده و واکنش شکافت را آغاز می کند.

۳. واکنش شکافت آغاز می گردد.

۴. بمب منفجر می شود.

مرد چاق (Fat Man) که در ناکازاکی منفجر شد، یکی از این بمب های ماشه ای بود. ساخت این نوع بمب ها به هیچ وجه ساده نبود. طراحان بمب با مشکلات فراوانی، از جمله چگونگی کنترل و هدایت امواج ضربه به طور یکنواخت از عرض گوی، رو به رو شدند. راه حل آنها برای رفع مشکل، ساخت وسیله ای انفجاری شامل یک گوی از اورانیوم ۲۳۵ و هسته ای از پلوتونیوم ۲۳۹ که با مواد منفجره قوی احاطه شده است بود.  فرایند انفجار این بمب، به اين شكل بود:

۱. مواد منفجره مشتعل و یک موج ضربه ای ایجاد کرد.

۲. موج ضربه، هسته را فشرد.

۳. واکنش شکافت آغاز شد.

۴. بمب منفجر شد.

دانش بشر براي بمب‌هاي هسته‌اي فاجعه‌بارتر

حالا دانش بشر پيشرفت كرده و بمب‌هاي هسته‌اي يا به عبارت درست‌تر هيدروژني كه در آماده شليك هستند صدها برابر قدرتمند‌تر از پسرك و مرد چاق شده‌اند. در جهان اكنون حداقل 9 حكومت تسليحات و بمب‌هاي هسته اي در اختيار دارند.

در مقایسه با بمب اتمی، ساخت بمب هیدروژنی به فناوری پیشرفته‌تری نیاز دارد و قدرت تخریب آن هم به مراتب بیشتر است.
همجوشی هسته‌ای بنیاد اصلی بمب هیدروژنی را تشکیل می‌دهد. همانطور که از شکافته شدن هسته‌های سنگین (شکافت هسته‌ای) ، مقدار عظیمی انرژی حاصل می‌شود از پیوند هسته‌های سبک هم می‌توان انرژي بیشتری به دست آورد. در هر یک از دو حالت هسته‌هایی با جرم متوسط تشکیل می‌شود که جرم آنها کمتر از جرم اولیه‌ای است که برای تشکیل آنها بکار رفته است. در حالی که در روش شکافتن ، ماده اولیه منحصر به اورانیوم و توریم است. در روش پیوند هسته‌ای از هر اتم سبکی مثلا اتم هیدروژن هم می‌توان استفاده کرد.
بمب هیدروژنی یا گرماهسته‌ای در واقع نوعی بمب هسته‌ای است که انرژی آن ابتدا از طریق فرایند شکافت هسته‌ای تامین می‌شود و گرما و فشار حاصله از این انفجار باعث شروع فرایند همجوشی هسته‌ای استفاده می‌شود. به همین دلیل بمب‌های گرماهسته‌ای انرژی بسیار بیشتری از بمب‌های هسته‌ای تک‌مرحله‌ای آزاد می‌کنند. این بمب‌ها از آن رو به «بمب هیدروژنی» معروف شده‌اند که فرایند همجوشی هسته‌ای با استفاده از هیدروژن انجام می‌شود.

^{ناگازاکی قبل و بعد از انفجار بمب مرد چاق}

بعد از انفجار یک بمب اتمی معمولی ، عمل سرد شدن به سرعت انجام می‌گیرد. بنابراین، باید فعل و انفعالاتی را در نظر گرفت که در آنها عمل پیوند به سرعت انجام گیرد. اگر یک بمب اتمی را در مخلوطی از دوتریوم و تریتیوم محصور کرده و مجموعه را در یک محفظه با مقاومت مکانیکی زیاد قرار داده شود، پس ازانفجار بمب اتمی محیط مساعدی برای یک فعل و انفعال ترمونوکلئور (فعل و انفعال هسته‌ای گرمازا) به وجود می‌آید.
در این نوع بمب، با ایجاد یک انفجار اورانیومی یا پلوتونیومی، دمایی معادل چندین میلیون درجه سلیسیوس ایجاد می‌شود.ایزوتوپ‌های هیدروژنی که در بمب به کار رفته‌اند، تحت این شرایط با یکدیگر جوش می‌خورند و به هلیم تبدیل می‌شوند و در این همجوشی، انرژی بسیار زیادی را آزاد می‌سازند. بنابراین در این نوع بمب، ترکیبی از شکاف هسته‌ای و همجوشی هسته‌ای به کار می‌رود.  بزرگترین بمب هیدروژنی‌ای که تاکنون برای آزمایش، منفجر شده، معادل ۵۰ مگاتن تی‌ان‌تی قدرت انفجاری داشته‌ که ۲۵۰۰ برابر قدرت انفجاری بمب هیروشیماست.

 5454